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实验二十三极化曲线的测定

一、实验目的

掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极

化曲线及其极化电位。

二、实验原理

实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会

偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的

方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。

在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型

的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域：

电

流

密

度

i

b

e

cd

a

阳极电位φ

+

图23.1阳极极化曲线

1．从点a到点b的电位范围称金属活化区。此区域内的ab线段是金属的正常阳极溶解，以

铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即FeFe2++2e-。a点即为金属的自然腐蚀电

位。

2．从b点到c点称为钝化过渡区。bc线是由活化态到钝化态的转变过程，b点所对应的电

位称为致钝电位，其对应的电流密度ib称为致钝电流密度，此时Fe2+离子与溶液中的SO2

4

离子形成FeSO沉淀层，阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于H不容易到

4

达FeSO沉淀层的内部，因此铁表面的pH逐步增大。

4

3．从c点到d点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过

电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化

而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i。对铁电极而言，此时FeO在铁表面生

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成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。

4.de段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶

解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流

密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电

位，析出氧气。

测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定

可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各

电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所

需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应

多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关

系。

本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用

作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在

钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入

CO、Cl等，改变钢筋表面的pH值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性

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环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响